Preview

Izvestiya. Ferrous Metallurgy

Advanced search

Current problems and perspectives in the field of continuous steel casting computer simulation

Abstract

To date, we can see increase in using of engineering analysis systems in the field of continuous steel casting simulation due to their high accuracy and convergence with industrial experiments results.
Such powerful systems as "ANSYS" and "ProCast" allows hydrodynamic and thermal problems solving, the parallel interaction of which constitutes the essence of most metallurgical processes.
Group of authors from the LSTU`s Department of metallurgical technologies successfully carried out numbers of computer experiments in intermediate ladle and continuous casting mold processes simulation. This work provided with Russian Foundation for Basic Research financial support, within the framework of the scientific project No. 17-48-480203r_a.
Experiments are aimed at first, at studying of further improving in liquid steel flow modifiers (partitions, turbo-stops, thresholds) design, at second, on influence of argon blowdown regime on liquid steel flow parameters in the 50-ton intermediate ladle workspace, and, at third, on influence of submerged nozzles design on the liquid steel flow in crystallizer, assuming deterministic-dynamic operation mode.
The result of calculations is: liquid steel flow velocity fields and flow temperatures fields in intermediate ladle and crystallizer, as well as temperature fields in the refractory lining of intermediate ladle . Dependence of primary flow average velocity change on exit from submerged nozzle is formulated.
These preliminary results allow us to assess the velocity changes and direction of the melt flow and formation of volumes with different melt temperatures when using flow modifiers in the ladle, including using of "argon curtain" in the casting chamber.
Obtained data on melt flow motion and on location of erosion spots in crystallizing «crust», also on the presence of temperature gradient zones in various regions of crystallizer workspace may be useful to practice engineers engaged in choice of crystallizer submerged nozzle design.
Effective control of intermediate ladle and crystallizer melt flow allows significant improvements in continuous cast slabs and rolled products quality in context of reducing metal products rejection due to defects associated with slag or nonmetallic inclusions presence and due to cracks formed as the result of insufficient thickness of crystallized «crust»

About the Authors

Alexey Shipelnikov
Lipetsk State Technical University
Russian Federation
PhD., Associate Professor, Department of Metallurgical Technologies, SPIN: 9176-9540


Alexander Rogotovskii
Lipetsk State Technical University
Russian Federation
PhD., Associate Professor, Department of Metallurgical Technologies, Lipetsk State Technical University


Natalya Bobyleva
Lipetsk State Technical University
Russian Federation
Researcher, Department of Metallurgical Technologies, Lipetsk State Technical University.


Sergey Skakov
Lipetsk State Technical University
Russian Federation
Senior Lecturer, Department of Metallurgical Technologies, Lipetsk State Technical University


References

1. Смирнов А.Н., Кравченко А.В., Верзилов А.П. Совершенствование методов моделирования и оптимизация параметров систем дозирования стали в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ // Научные труды Донецкого Национального Технического Университета, серия металлургия. 2011. Выпуск 13 (194). С. 40-47.

2. Tathagata Bhattacharya, Andrew J. Brown, Christopher M. Muller et al. Development of Next-Generation Impact Pads for Producing Ultraclean Steel Using Mathematical Models and Plant Trials // AISTech 2016 Proceedings. pp. 1547-1572.

3. Украинская Ассоциация Сталеплавильщиков. [Электронный ресурс]. URL: http://uas.su/books/mnlz/mnlz.php, (дата обращения: 30.10.2015 г.)

4. Винс О., Мосснер В., Раффершайд М. и др. Повышение качества разливки путем использования оптимизированного погружного стакана // Черные металлы. 2012. № 8. С. 44-50.

5. L Zhang, S. Yang, K. Cai, et al. Investigation of fluid flow and steel cleanliness in the continuous casting strand // Metallurgical and Materials Transactions B. 2007. Vol. 38b. pp. 63-68.

6. Смирнов А.Н., Кравченко А.В., Верзилов А.П. и др. Моделирование процессов поведения жидкой стали в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ // Процессы литья. 2010. №5. С. 40-47

7. Solhed H., Jonsson L., Jönsson P. Modelling of the Steel/Slag Interface in a Continuous Casting Tundish // Steel Research International. 2008. Vol. 79(5). pp. 348-357.

8. Ефимова В.Г., Ноговицын А.В., Кравченко А.В. Теоретические исследования и физическое моделирование параметров рафинирования металла в промежуточных ковшах слябовой МНЛЗ при продувке аргоном // Процессы литья. 2013. № 2 (98). С. 60-67.

9. Андрианов Д.Н., Новиков М.Н., Столяров А.И. Численное моделирование движения потоков стали в промежуточном ковше // Вестник ГГТУ им. П. О. Сухого. 2010. № 3. С. 25-34.

10. Шипельников А.А., Роготовский А.Н., Бобылева Н.А., Скаков С.В. Моделирование истечения расплава из погружных стаканов с учетом различной конфигурации донной части и вертикального участка МНЛЗ // Заготовительные производства. 2016. №7. С. 3-7.

11. Arcos-Gutierrez H., Barreto J. de J., Garcia-Hernandez S. et al. Mathematical analysis of inclusion removal from liquid steel by gas bubbling in a casting tundish // Journal of Applied Mathematics. 2012. Vol.2012. pp. 1-16.

12. Глебов В.П., Кононыхин Г.Н. Опробование погружаемых стаканов опытной конструкции на МНЛЗ в ОАО «НЛМК» // Современная металлургия начала нового тысячелетия: сб. науч. тр. междунар. науч.-практ. конф. – 17-21 декабря 2014г. Часть 1. Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2014. С. 143-146.

13. Смирнов А.Н., Ефимова В.Г., Кравченко А.В. Исследование условий всплытия неметаллических включений при продувке аргоном жидкой ванны промежуточного ковша МНЛЗ. Сообщение 2 // Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2014. Том 57(№1). С.19-25.

14. Шипельников А.А., Роготовский А.Н., Бобылева Н.А. и др. Исследование и моделирование процесса непрерывной разливки стали с помощью современных CAE-i-CAD-систем // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2016. №1. С. 38-45

15. Бобылева Н.А., Шипельников А.А., Роготовский А.Н. и др. Влияние конструкции погружного стакана на истечение расплава в процессе непрерывной разливки стали // Современная металлургия нового тысячелетия: сб. науч. тр. междунар. науч.-практ. конф. – 8-11 декабря 2015г. Часть 2. Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2015. С. 208-215.

16. Роготовский А.Н., Володин И.М., Шипельников А.А. и др. Исследование взаимосвязи температуры со скоростью движения расплава на различных сечениях погружных стаканов в слябовом кристаллизаторе // Заготовительные производства. 2016. №10. С. 3-7.

17. Yokoya S., Takagi S., Ootani S.et al. Swirling flow effect in submerged entry nozzle on bulk flow in high throughput slab continuous casting mold // The Iron and Steel Institute of Japan International. 2001. Vol. 4. No 10. pp. 1208-1214.

18. Jowsa J., Bielnicki M., Cwudziński A. Numerical Modelling of Metal/Flux Interface in a Continuous Casting Mould //Archives of Metallurgy and Materials. 2015. 60(No 4). С. 2905-2912.

19. Гущин В.Н., Ульянов В.А. Исследование влияния внешних воздействий на развитие двухфазной зоны стальных заготовок // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2014. № 1(103). С. 200-204.

20. Бажуков Д.О., Тутарова В.Д., Сафонов Д.С. Математическое моделирование теплового состояния непрерывнолитой слябовой заготовки с учетом конструкционных особенностей МНЛЗ // Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2013. Том 56 (№1). С. 3-5.


Supplementary files

1. Подрисуночные надписи
Subject
Type список подрисуночных надписей
Download (16KB)    
Indexing metadata ▾
2. Рисунок 1
Subject
Type Материалы исследования
View (93KB)    
Indexing metadata ▾
3. Рисунок 2
Subject
Type Исследовательские инструменты
View (50KB)    
Indexing metadata ▾
4. Рисунок 3
Subject
Type Исследовательские инструменты
View (93KB)    
Indexing metadata ▾
5. Рисунок 4
Subject
Type Исследовательские инструменты
View (59KB)    
Indexing metadata ▾
6. Рисунок 5
Subject
Type Исследовательские инструменты
View (56KB)    
Indexing metadata ▾
7. Рисунок 6
Subject
Type Исследовательские инструменты
View (86KB)    
Indexing metadata ▾
8. Авторский договор Steel
Subject
Type Исследовательские инструменты
Download (825KB)    
Indexing metadata ▾
9. Авторский договор МИСИС
Subject
Type Исследовательские инструменты
Download (1MB)    
Indexing metadata ▾
10. Выписка из протокола заседания кафедры
Subject
Type Исследовательские инструменты
Download (172KB)    
Indexing metadata ▾
11. Текст статьи (без рисунков)
Subject
Type Чистый текст
Download (39KB)    
Indexing metadata ▾
12. Экспертное заключение
Subject
Type Other
Download (671KB)    
Indexing metadata ▾
13. Перевод названия статьи, ключевых слов и аннотации
Subject
Type Чистый текст
Download (13KB)    
Indexing metadata ▾
14. Тест статьи исправл.
Subject
Type Other
Download (39KB)    
Indexing metadata ▾

Review

For citations:


Shipelnikov A., Rogotovskii A., Bobyleva N., Skakov S. Current problems and perspectives in the field of continuous steel casting computer simulation. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(5).

Views: 279


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)